Дозиметр для серёжи. часть ii. «столетние трубки» vs мирный атом

Как работает счетчик Гейгера

Детектор, заполнен газом, к которому приложено электрическое напряжение. В тот момент, когда излучение взаимодействует с газом, оно вызывает ионизацию, и этот небольшой сигнал усиливается. Коэффициент усиления зависит от напряжения.

В то время, когда излучение проникает в газовую среду, молекулы газы в трубке под действием процесса ионизации, начинают отдавать частицы. Электрон притягивается положительным зарядом анода, а положительно заряженные ионы отбрасываются к стенке трубки. После этого электрон проходит по проводам, образующим электрическую цепь, и рекомбинируется с ионом. Измерительная часть счётчика Гейгера — это устройство, которое измеряет этот поток электронов.

Когда электрон и ион ускоряются по направлению к электроду, на стенках камеры создается энергия из-за высокого напряжения, в результате чего они сталкиваются с другими атомами и подавляют электроны в процессе вторичной ионизации, что многократно усиливают исходный сигнал до уровня, который может быть измерен.

Устройство и принцип работы счетчика Гейгера

Прибор состоит из металлической или стеклянной трубки, в которую закачан благородный газ (аргоново-неоновая смесь либо вещества в чистом виде). Воздуха в трубке нет. Газ добавляется под давлением и имеет примесь спирта и галогена. По всей трубке протянута проволока. Параллельно ей располагается железный цилиндр.

Проволока называется анодом, а трубка – катодом. Вместе они – электроды. К электродам подводится высокое напряжение, которое само по себе не вызывает разрядных явлений. В таком состоянии индикатор будет пребывать, пока в его газовой среде не возникнет центр ионизации. От источника питания к трубке подключается минус, а к проволоке – плюс, направленный через высокоуровневое сопротивление. Речь идет о постоянном питании в десятки сотен вольт.

Когда в трубку попадает частица, с ней сталкиваются атомы благородного газа. При соприкосновении выделяется энергия, отрывающая электроны от атомов газа. Затем образуются вторичные электроны, которые тоже сталкиваются, порождая массу новых ионов и электронов. На скорость электронов по направлению к аноду влияет электрическое поле. По ходу этого процесса образуется электрический ток.

При столкновении энергия частиц теряется, запас ионизированных атомов газа подходит к концу. Когда заряженные частицы попадают в газоразрядный счетчик Гейгера, сопротивление трубки падает, что немедленно снижает напряжение средней точки деления. Затем сопротивление вновь растет — это влечет за собой восстановление напряжения. Импульс становится отрицательным. Прибор показывает импульсы, а мы можем их сосчитать, заодно оценив количество частиц.

политика

До своей смерти в 1945 году Гейгер никогда публично не выступал за или против нацистов. Он не был другом немецкой физики и был отвергнут Филиппом Ленардом в 1927 году как «англофилер» в качестве преемника своей кафедры. Вольф пишет, что Гейгер вместе с Максом Вином и Вернером Гейзенбергом в меморандуме цитируют: « выступили против немецкой физики ».

Есть также признаки того, что Ханс Гейгер вступился за коллег и студентов, у которых были проблемы из-за законов Нюрнберга .
Лизелотт Херфорт , студентка, сдававшая дипломный экзамен Ганса Гейгера, комментирует: «… он также взял с собой моего друга по колледжу, которому, как« полуеврею », было разрешено зарегистрироваться только в качестве слушателя (только потому, что ее отец был врачом во время Первой мировой войны) , как аспирант. И это в 1939/40 году! Будучи экстерном, она смогла вместе со мной сдать дипломный экзамен в 1940 году ».
Эрнст Стюлингер отмечает: «Лишь намного позже стало известно, что профессор Гейгер помог некоторым из своих несчастных коллег, которые были вынуждены эмигрировать, наладить новое существование за границей благодаря своим близким и очень дружеским отношениям с лордом Резерфордом и другими влиятельными англичанами. имеет « . После окончания войны советские солдаты конфисковали дом Гейгера в Потсдаме . Суинн комментирует этот факт: «В июне 1945 года дом Гейгера был конфискован и опечатан, поскольку поблизости проходила Потсдамская конференция».

Но Гейгер не всегда отстаивал интересы коллег. Ганс Бете , который был уволен с государственной службы из-за Нюрнбергских законов (его мать была еврейкой) и который в настоящее время находился в Тюбингене, чтобы получить должность профессора теоретической физики, попросил Гейгера о помощи, но Гейгер отказался. Бете писал Зоммерфельду: « в любом случае, когда я спросил о том, что должно было произойти, я получил прилагаемое письмо от Гейгера, краткость которого я на самом деле нахожу почти оскорбительным, и, судя по формулировке, я больше не верю, что мне придется сказать еще много слов в Тюбингене. Я должен поговорить ». Точное содержание письма неизвестно. В устном историческом интервью с Чарльзом Вейнером в 1967 году Бете выразила разочарование реакцией Гейгера, но не упомянула его по имени.

Bunsentagung Münster 1932, Ханс Гейгер сидит вторым слева, позади него его жена.

Как правильно выбирать

Чтобы точно ответить на вопрос, какой счетчик Гейгера лучше выбрать, необходимо рассматривать конкретные условия его применения и основные технические параметры:

• Чувствительность – рассматривается как соотношение числа импульсов, задаваемых излучением, и количества микрорентген, выделяемого эталонным источником (имп./мкР). Скорость счета может измеряться и в импульсах за 1 сек. (имп./сек.).
• Параметры площади, сквозь которую проходят частицы (см2). При ее большей величине количество улавливаемых частиц возрастает.
• Рабочее напряжение. Его типичное значение составляет 400 В.
• Ширина рабочей характеристики как расхождение между уровнем напряжения искрового пробоя и его значением в точке выхода на «плато». Стандарт – 100 В.
• Наклон рабочей характеристики – допустимая статистическая ошибка при подсчетах (около 0,15%).
• Рабочая температура (от -50 до +70 градусов).
• Ресурс – максимальное число замеряемых импульсов до появления ошибки.
• Мертвый период, когда проводится ток при срабатывании.
• Собственный фон – излучение деталей устройства.
• Диапазон возможной регистрации – спектр воспринимаемых фотонов и частиц.

Счетчик Гейгера является достаточно полезным устройством, которое используется в работе дозиметров при оценке параметров среды. Существуют разные модели с определенными техническими характеристиками. Они предназначены для регистрации гамма-фотонов, а также альфа и бета-излучения.

Из чего состоит дозиметр.

Часто задаваемые вопросы

Чем отличается счетчик Гейгера от дозиметра?
Счетчик Гейгера – это деталь, датчик ионизирующего излучения в дозиметрической аппаратуре. Дозиметр – прибор, определяющий накопленную дозу ионизирующего излучения. Радиометр – прибор, показывающий мощность дозы ионизирующего излучения в данный момент времени в данной точке.

Почему счетчик Гейгера трещит?
Электрические импульсы во внешней цепи, которые возникают при вспышке разряда, усиливаются. Именно их и регистрирует магнитный счетчик. Число таких импульсов зависит от уровня радиации и, соответственно, напряжения на его электродах. Чем выше радиация, тем сильнее треск.

Какие частицы регистрирует счетчик Гейгера?
Счетчик Гейгера способен регистрировать гамма-частицы и бетта-частицы так как остальные не могут проникнуть в счетчик и вызвать ионизации аргона. внутри счетчика.

Альфа, бета, гамма и конструкция счетчиков

Альфа-излучение задерживается бумажкой. Бета-излучение можно экранировать листом оргстекла. А от жесткого гамма-излучения нужно строить стену из свинцовых кирпичей. Это знают, пожалуй, все. И все это имеет прямое отношение к счетчикам Гейгера: чтобы он почувствовал излучение, нужно, чтобы оно, как минимум, проникло внутрь. А еще оно должно не пролететь навылет, как нейтрино сквозь Землю.

Альфа бета гамма излучение/

Счетчик типа СБМ-20 (и его старший брат СБМ-19 и младшие СБМ-10 и СБМ-21) имеют металлический корпус, в котором нет никаких специальных входных окон. Из этого вытекает, что ни о какой чувствительности к альфа-излучению речи не идет. Бета-лучи он чувствует достаточно неплохо, но только если они достаточно жесткие, чтобы проникнуть внутрь. Это где-то от 300 кэВ. А вот гамма-излучение он чувствует, начиная с пары десятков кэВ.

А счетчики СБТ-10 и СИ-8Б (а также новомодные и малодоступные из-за ломовых цен Бета-1,2 и 5) вместо сплошной стальной оболочки имеют обширное окно из тонкой слюды. Через это окно способны проникнуть бета-частицы с энергией свыше 100-150 кэВ, что позволяет увидеть загрязнение углеродом-14, которое абсолютно невидимо для стальных счетчиков. Также окно из слюды позволяет счетчику чувствовать альфа-частицы.

Правда, в отношении последних надо смотреть на толщину слюды конкретных счетчиков. Так, СБТ-10 с его толстой слюдой его практически не видит, а у Беты-1 и 2 слюда тоньше, что дает эффективность регистрации альфа-частиц плутония-239 около 20%. СИ-8Б — где-то посередине между ними.

А вот теперь что касается пролета насквозь. Дело в том, что альфа- и бета-частицы счетчик Гейгера регистрирует практически все, что смогли проникнуть внутрь. А вот с гамма-квантами все печально. Чтобы гамма-квант вызвал импульс в счетчике, он должен выбить из его стенки электрон. Этот электрон должен преодолеть толщу металла от точки, где произошло взаимодействие, до внутренней поверхности, и поэтому «рабочий объем» детектора, где происходит его взаимодействие с фотонами гамма-излучения — это тончайший, в несколько микрон, слой металла. Отсюда ясно, что эффективность счетчика для гамма-излучения очень мала — в сто и более раз меньше, чем для бета-излучения.

Жизнь

Счетчик Гейгера, 1932 год. Музей науки в Лондоне .

С 1902 года Ганс Гейгер изучал физику и математику в Эрлангене , где он был членом братства Бубенройта и в первые два семестра прошел годичную военную службу на стороне. В 1904 году он также провел семестр в Университете Людвига Максимилиана в Мюнхене . В 1906 году он сдал второй государственный экзамен и получил докторскую степень в Эрлангене под руководством Эйльхарда Видемана за работу по измерениям излучения, температуры и потенциала в разрядных трубках с сильными токами . После окончания университета он стал ассистентом Артура Шустера из Манчестера и оставался им с 1907 года при его преемнике Эрнесте Резерфорде , чья атомная модель , расположенная в 1911 году, была частично основана на открытиях Гейгера (см. Рассеяние Резерфорда ). Помимо Резерфорда, он также работал с Эрнестом Марсденом . По окончании своего пребывания в Манчестере в 1912 году Гейгер считался международным авторитетом в области измерения радиоактивности, что также нашло отражение в книге с Вильгельмом Маковером.

В 1912 Гейгер вернулся в Германию в Physikalisch-Technische Reichsanstalt в Берлине -Charlottenburg, где он создал лабораторию по радиоактивности и работал с Джеймсом Чедвик , который последовал за ним из Манчестера и кого он также поддерживает во время своего интернирования во время Первой мировой войны , а также с Вальтером Боте . Во время Первой мировой войны он служил офицером артиллерии и работал в газовых войсках Фрица Габера ( 35-й пионерский полк ) на газовой войне. После завершения своей абилитации в Берлине в 1924 году Гейгер перешел в Университет Христиана Альбрехта в Киле в 1925 году в качестве профессора . С 1924 по 1925 год он и Боте ввели метод измерения совпадений , который они использовали для изучения эффекта Комптона . За этот эксперимент Боте позже получил Нобелевскую премию — после смерти Гейгера. Среди прочего, своим экспериментом они также продемонстрировали справедливость законов сохранения энергии и импульса на атомном уровне, что временами подвергалось сомнению (среди прочего, Нильсом Бором ). Вместе со своим докторантом Вальтером Мюллером в 1928 году он разработал в Киле счетную трубку Гейгера-Мюллера (широко известную как «счетчик Гейгера»), которая была представлена ​​публике в 1929 году.

В 1929 году Гейгер перешел в Университет Эберхарда Карлса в Тюбингене и, наконец, стал директором Физического института Берлинского технического университета в 1936 году как преемник Густава Герца, которого национал-социалисты вынудили уйти с должности . Там он, в частности, занимался космическими лучами .

Карл Шил и Ганс Гейгер (1928)

Geiger был основателем и главным редактором Zeitschrift für Physik с Карлом Шеель в 1920 году и был одним из редакторов до 1945. После смерти Шееля он был главным редактором с 1936 года. В 1926 году он был редактором справочника по физике в Springer Verlag.

В 1939 году он принимал участие в учредительных собраниях Урановой ассоциации, и его совет об активизации исследований в области ядерной энергии имел решающее значение на их встрече в сентябре. На заседании Исследовательского совета Рейха в 1942 г., посвященном дальнейшей поддержке исследований в области ядерной энергии, он высказался против дальнейшего продолжения работы.

Ханс Гейгер скончался 24 сентября 1945 года, вскоре после того, как его дом в Потсдаме был освобожден (он находился в закрытой зоне конференции союзных держав-победителей в Потсдаме) в больнице. Он уже ушел со своих научных постов в 1942 году из-за серьезного ревматического заболевания.

Ханса Гейгера похоронили на Новом кладбище в Потсдаме . Его могила сохранилась. Семья, переехавшая в Западный Берлин, установила второе надгробие на кладбище Грюневальд , которое также сохранилось.

В 1929 году он получил медаль Хьюза Королевского общества , в 1937 году медаль Дадделла Лондонского физического общества и в 1934 году премию Аррениуса Академической издательской ассоциации Лейпцига. С 1932 г. он был членом-корреспондентом Саксонской академии наук, а с 1936 г. — членом Прусской академии наук . С 1936 г. он был членом правления Немецкого физического общества . В 1935 году он был избран членом Леопольдина, а в 1937 году членом-корреспондентом Геттингенской академии наук .

Одним из его докторантов является Отто Хаксель , который также был его ассистентом в TH Berlin.

В 1970 году его именем был назван кратер на Луне, а в 2000 году — астероид (14413) Гейгера . Гимназия Ганса-Гейгера в Киль-Эллербеке и лекционный зал физического центра Университета Христиана Альбрехта в Киле также названы его именем, а также начальная школа и улица в его родном городе Нойштадт; в других городах его именем названы новые дороги.

Типы трубки

В целом, существует два основных типа конструкции трубки Гейгера.

Тип конечного окна

Схема счетчика Гейгера с трубкой с «торцевым окном» для излучения с низкой проницаемостью. Громкоговоритель также используется для индикации

Для альфа-частиц, бета-частиц с низкой энергией и рентгеновских лучей с низкой энергией обычная форма представляет собой цилиндрическую трубку с торцевым окном . Этот тип имеет окно на одном конце, покрытое тонким материалом, через которое может легко проходить слабопроникающее излучение. Слюда является широко используемым материалом из-за ее малой массы на единицу площади. На другом конце находится электрическое соединение с анодом.

Блинная трубка

Блинная трубка G – M, хорошо виден круговой концентрический анод.

Блин трубка представляет собой вариант конечного окна трубы, но который предназначен для использования для мониторинга загрязнения бета- и гамма. Он имеет примерно такую ​​же чувствительность к частицам, как и тип оконного окна, но имеет плоскую кольцевую форму, поэтому можно использовать самую большую площадь окна с минимальным газовым пространством. Подобно цилиндрической оконной трубке, слюда является широко используемым оконным материалом из-за ее малой массы на единицу площади. Анод обычно состоит из нескольких проводов в виде концентрических окружностей, поэтому он полностью проходит через газовое пространство.

Безоконный тип

Этот общий тип отличается от типа специального оконечного окна, но имеет два основных подтипа, которые используют различные механизмы взаимодействия излучения для получения подсчета.

С толстыми стенками

Набор толстостенных трубок G – M из нержавеющей стали для гамма-обнаружения. Самый большой имеет кольцо компенсации энергии; другие не компенсируются по энергии

Используемый для обнаружения гамма-излучения с энергиями выше примерно 25 кэВ, этот тип обычно имеет общую толщину стенок из хромистой стали примерно 1-2 мм . Поскольку большинство гамма-фотонов с высокой энергией будут проходить через заполняющий газ с низкой плотностью без взаимодействия, трубка использует взаимодействие фотонов с молекулами материала стенки для образования вторичных электронов высокой энергии внутри стенки. Некоторые из этих электронов образуются достаточно близко к внутренней стенке трубки, чтобы уйти в заполняющий газ. Как только это происходит, электрон дрейфует к аноду, и возникает электронная лавина, как если бы свободный электрон был создан внутри газа. Лавина — это вторичный эффект процесса, который начинается внутри стенки трубки с образованием электронов, которые мигрируют на внутреннюю поверхность стенки трубки, а затем попадают в заполняющий газ. Этот эффект значительно ослабевает при низких энергиях ниже 20 кэВ.

Тонкостенный

Тонкостенные трубы используются для:

• Обнаружение бета-излучения с высокой энергией, когда бета-излучение проникает через боковую часть трубки и напрямую взаимодействует с газом, но излучение должно быть достаточно энергичным, чтобы проникнуть через стенку трубки. Низкоэнергетический бета-сигнал, который может проникнуть через торцевое окно, будет остановлен стенкой трубы.
• Обнаружение низкоэнергетического гамма- и рентгеновского излучения. Фотоны с меньшей энергией лучше взаимодействуют с наполняющим газом, поэтому эта конструкция сконцентрирована на увеличении объема наполняющего газа за счет использования длинной тонкостенной трубки и не использует взаимодействие фотонов в стенке трубки. Переход от тонкостенной конструкции к толстостенной происходит на уровнях энергии 300–400 кэВ. Выше этих уровней используются толстостенные конструкции, а ниже этих уровней преобладает эффект прямой ионизации газа.

Трубки G – M не обнаруживают нейтронов, поскольку они не ионизируют газ. Однако могут быть изготовлены нейтронно-чувствительные трубки, у которых либо внутренняя часть трубки покрыта бором , либо трубка содержит трифторид бора или гелий-3 в качестве заполняющего газа. Нейтроны взаимодействуют с ядрами бора, производя альфа-частицы, или непосредственно с ядрами гелия-3, производя ионы и электроны водорода и трития . Эти заряженные частицы затем запускают обычный лавинообразный процесс.

Как работает счетчик

Радиация не имеет опознавательных признаков (вкуса, цвета, запаха), без специальной аппаратуры невидимку не распознать. Идея счетчика радиоактивных частиц принадлежит немецким физикам Гейгеру и Мюллеру. Гейгер придумал, Мюллер воплотил идею в жизнь. Схема претерпела мало изменений за 90 лет, прошедших с выпуска первых приборов, настолько она проста и технически совершенна, на ее основе работает большинство современных дозиметров.

Рассмотрим принцип работы классического счетчика Гейгера на примере датчика СМБ-20. Детище компании Росатом представляет собой герметичный баллончик с проволочным анодом внутри. Анод (с зарядом плюс) и стальной корпус прибора (отрицательный катод), наполненный инертным газом, образуют конденсатор.

Ионизирующие частицы, ударяясь о стенки корпуса, выбивают из металла электроны. Прорываясь к аноду сквозь газовую среду, электроны сталкиваются с молекулами газа и пополняют компанию новыми частицами. Напряжение в несколько сотен вольт между полюсами ускоряет процесс, превращает электронный поток в лавину. Газовое наполнение становится проводником. Сила тока резко возрастает. Регистрирующее устройство фиксирует скачок. Одновременно импульс вызывает падение напряжения на встроенном резисторе (высокоомное сопротивление), разность потенциалов между анодом и катодом уменьшается, разряд гасится, и счетчик готов ловить следующую частицу.

Цилиндрический СМБ-20 фиксирует гамма и жесткое бета-излучение, вызванное энергетически активными частицами с высокой проникающей способностью. Для обнаружения мягкого бета-излучения используют плоские счетчики (БЕТА -2) круглые или прямоугольной формы со слюдяным окошком, пропускающим частицы, не способные пробить металлический корпус. Здесь используется тот же принцип работы.

Альфа-частицы плохо распознаются приборами, поскольку активно взаимодействуют с окружающей средой и моментально теряют энергию. Обычный счетчик ловит α-излучение только на расстоянии нескольких сантиметров от источника.

Что такое дозиметр

дозиметр — на самом деле очень простой прибор, нам нужен чувствительный элемент, в нашем случае трубка Гейгера, питание для неё, обычно около 400V постоянного тока и индикатор, в простейшем случае это может быть обычный динамик. Когда ионизирующее излучение ударяется о стенку счётчика Гейгера и выбивает из неё электроны, оно заставляет газ в трубке стать проводником, поэтому ток идёт прямо на динамик и заставляет его щелкать, если вам интересно, то в сети можно найти гораздо лучшее объяснение.

Я думаю, все согласятся, что щелки — не самый информативный индикатор, тем не менее, у него есть возможность оповещать об увеличении радиационного фона, но подсчет радиации при помощи секундомера для более точных результатов — штука довольно странная, поэтому я решил добавить устройству немного мозгов. Дозиметр — на самом деле очень простой прибор, нам нужен чувствительный элемент, в нашем случае трубка Гейгера, питание для неё, обычно около 400V постоянного тока и индикатор, в простейшем случае это может быть обычный динамик.

Как сделать счетчик гейгера своими руками.

Когда ионизирующее излучение ударяется о стенку счётчика Гейгера и выбивает из неё электроны, оно заставляет газ в трубке стать проводником, поэтому ток идёт прямо на динамик и заставляет его щелкать, если вам интересно, то в сети можно найти гораздо лучшее объяснение. Щелки — не самый информативный индикатор, тем не менее, у него есть возможность оповещать об увеличении радиационного фона, но подсчет радиации при помощи секундомера для более точных результатов — штука довольно странная, поэтому я решил добавить устройству немного мозгов.

Возможности счетчиков Гейгера, чувствительность, регистрируемые излучения

С помощью счетчика Гейгера можно зарегистрировать и с высокой точностью измерить гамма- и бета-излучение. К сожалению, нельзя распознать вид излучения напрямую. Это делается косвенным методом с помощью установки преград между сенсором и обследуемым объектом или местностью. Гамма-лучи обладают высокой проницаемостью, и их фон не меняется. Если дозиметр засек бета-излучение, то установка разделительной преграды даже из тонкого листа металла почти полностью перекроет поток бета-частиц.

Примечательная особенность счетчика Гейгера — чувствительность, в десятки и сотни раз превышающая необходимый уровень. Если в совершенно защищенной свинцовой камере включить счетчик, то он покажет огромный естественный радиационный фон. Эти показания не являются дефектом конструкции самого счетчика, что было проверено многочисленными лабораторными исследованиями. Такие данные — следствие естественного радиационного космического фона. Эксперимент только показывает, насколько чувствительным является счетчик Гейгера.

Специально для измерения этого параметра в технических характеристиках указывается значение «чувствительность счетчика имп мкр» (импульсов в микросекунду). Чем больше этих импульсов — тем больше чувствительность.

Измерение радиации счетчиком Гейгера, схема дозиметра

Схему дозиметра можно разделить на два функциональных модуля: высоковольтный блок питания и измерительная схема. Высоковольтный блок питания — аналоговая схема. Измерительный модуль на цифровых дозиметрах всегда цифровой. Это счетчик импульсов, который выводит соответствующее значение в виде цифр на шкалу прибора. Для измерения дозы радиации необходимо подсчитать импульсы за минуту, 10, 15 секунд или другие значения. Микроконтроллер пересчитывает число импульсов в конкретное значение на шкале дозиметра в стандартных единицах измерения радиации. Вот самые распространенные из них:

• рентген (обычно используется микрорентген);
• Зиверт (микрозиверт — мЗв);
• Бэр;
• Грей, рад,
• плотность потока в микроваттах/м2.

Сравнение газоразрядного счетчика Гейгера с полупроводниковым датчиком радиации

Счетчик Гейгера является газоразрядным прибором, а современная тенденция микроэлектроники — повсеместное от них избавление. Были разработаны десятки вариантов полупроводниковых сенсоров радиации. Регистрируемый ими уровень радиационного фона значительно выше, чем для счетчиков Гейгера. Чувствительность полупроводникового сенсора хуже, но у него другое преимущество — экономичность. Полупроводникам не требуется высоковольтного питания. Для портативных дозиметров с батарейным питанием они хорошо подходят. Еще одно их преимущество — регистрация альфа-частиц. Газовый объем счетчика существенно больше полупроводникового сенсора, но все равно его габариты приемлемы даже для портативной техники.

Как сделать счетчик Гейгера из готового комплекта

Практически на всех крупных международных торговых онлайн-площадках можно заказать готовые наборы для изготовления счетчика Гейгера стоимостью от 2500–5000 руб. В каждом наборе проверенные детали и платы, а также подробная инструкция сборки.

Наиболее популярные модели комплектов счетчиков Гейгера:

1. KKmoon для обнаружения 20–120 мР/ч гамма-лучей и 100–1800 мР/ч бета-лучей. Поддерживает большинство трубок Гейгера: M4011, STS-5, SBM20, J305. Имеет звуковую и световую сигнализация, может подключиться к микроконтроллеру, а затем отобразить на ЖК-дисплее. Совместим с компьютером (ПК) MatLab для сбора, анализа и обработки данных.
2. Baugger имеет модуль детектор ядерного излучения с ЖК-дисплеем, для обнаружения 20–120 мР/ч гамма-лучей и 100–1800 мР/ч бета-лучей. Поддерживает большинство трубок Гейгера: M4011, Sts-5, Sbm 20, J305. Оборудован звуковой и световой сигнализацией может подключиться к микроконтроллеру, а затем отобразить на ЖК-дисплее. Совместим с компьютером (ПК) MatLab для сбора, анализа и обработки данных.
3. Kshzmoto, набор деталей счетчика Гейгера с ЖК-дисплеем. Имеет блок питания 5 В или аккумулятор 3×1.5 В. Батарея 4×1.2 В, ток: 30–120 мА. Диапазон измерения 20–120 мР/ч гамма-лучей и 100–1800 мР/ч бета-лучей. Оснащен звуком и световой сигнализацией. Может поддерживаться рабочее напряжение трубки Гейгера 330–600 В.
4. YINCHIE Mukuai54 DIY — модуль детектора ядерного излучения с ЖК-дисплеем DIY. Поддерживает большинство трубок Гейгера: M4011, STS-5, SBM 20, J305. Оборудован звуковым и световым звуком, может работать с ПК.

Таким образом, сделать счетчик Гейгера своими руками на Arduino Nano несложно. Можно самому подобрать комплектующие, и собрать измеритель по проверенной работоспособной схеме, а можно просто купить готовый набор и подключить его схему. Такие дозиметры работают ничуть не хуже тех, которые собираются на промышленных площадках. В сегодняшнее время иметь такое устройство в доме не будет лишним, особенно, отправляясь в путешествие, чтобы найти безопасное место для отдыха или на рынок, чтобы купить экологически чистые продукты.

Схема и принцип работы счетчика

Чтобы понять, как работает счетчик Гейгера, нужно сначала изучить его конструкцию. Он выполняется в виде герметично запаянной гильзы, изготовленной из стекла или металла. Из нее откачивают весь воздух и заменяют его инертным газом с примесью спиртовых соединений или галогена. Для этого применяются следующие виды веществ:

• неон;
• аргон;
• смесь из двух газов.

Внутри гильзы находятся коаксиально расположенные элементы. Они представляют собой электроды, с помощью которых и происходит измерение. Один из них играет роль анода, к нему подключается напряжение со знаком плюс, а другой — это катод, к которому подключена минусовая клемма.

Принцип работы счетчика Гейгера основывается на прохождении ионизирующих частиц через инертный газ, который находится под воздействием поля большого напряжения. Это приводит к образованию свободных электронов, направляющихся к аноду. К катоду при этом перемещаются ионы газа. За счет этого образуется электрический разряд. При его прохождении через счетчик импульсов определяется количество радиации, попавшей в трубку.

Именно поэтому счетчик Гейгера трещит во время измерений. Чем больше ионизирующих частиц, тем больше импульсов фиксируют электроды. Именно их слышно при работе этого датчика.

Наследие

Когда Гейгер сообщил Резерфорду, что он заметил сильно отклоняющиеся альфа-частицы, Резерфорд был поражен. В лекции, прочитанной Резерфордом в Кембриджском университете , он сказал:

Вскоре хлынули похвалы . Хантаро Нагаока , который когда-то предложил сатурнианскую модель атома, написал Резерфорду из Токио в 1911 году: «Поздравляю с простотой используемого вами аппарата и блестящими результатами, которые вы получили». Выводы этих экспериментов показали, как устроена вся материя на Земле, и, таким образом, повлияли на все научные и инженерные дисциплины, что сделало их одним из самых важных научных открытий всех времен. Астроном Артур Эддингтон назвал открытие Резерфорда самым важным научным достижением с тех пор, как Демокрит предложил атом на несколько веков раньше.

Как и большинство научных моделей, атомная модель Резерфорда не была ни совершенной, ни законченной. Согласно классической ньютоновской физике , это было фактически невозможно. Ускоряющиеся заряженные частицы излучают электромагнитные волны, поэтому электрон, вращающийся вокруг атомного ядра, теоретически будет спиралевидно проникать в ядро ​​по мере того, как он теряет энергию. Чтобы решить эту проблему, ученым пришлось включить квантовую механику в модель Резерфорда.